分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法

摘要

本发明属于矿井瓦斯灾害防治技术领域，具体是分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法。包括以下步骤，S100～在开采煤层开采出正在回采工作面和下一相邻回采工作面，将下一相邻回采工作面的进风巷布置在靠近正在回采工作面的回风巷一侧；S200～在下一相邻回采工作面的进风巷内，沿正在回采工作面走向间隔施工穿煤柱瓦斯抽采钻孔；S300～在下一相邻回采工作面的进风巷施工顶板高位千米长钻孔进上覆煤层；S400～在下一相邻回采工作面的进风巷施工底板低位千米长钻孔进下伏煤层；S500～通过顶板高位千米长钻孔和底板低位千米长钻孔预抽上覆煤层和下伏煤层内的瓦斯；S600～在下一相邻回采工作面的进风巷靠近正在回采工作面一侧的帮面上设置穿煤柱瓦斯抽采钻孔。

说明书

技术领域

本发明属于矿井瓦斯灾害防治技术领域，具体是一种分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法。

背景技术

瓦斯灾害是我国煤矿安全生产工作中最为严重的灾害事故，它的发生将造成极大的生命安全威胁、财产损失和极坏的社会不良效应。与此同时瓦斯作为一种清洁能源，瓦斯的抽采利用也是煤矿企业治理瓦斯最有效的方式。高瓦斯矿井近距离煤层群回采过程中，上覆和下伏邻近煤层内的瓦斯大量涌入回采工作面采空区，并通过上隅角涌出到回采工作面，造成工作面瓦斯超限现象，从而诱发严重的瓦斯灾害。目前，常采用本煤层瓦斯抽采、临近层瓦斯抽采和采空区瓦斯抽采的方式治理工作面瓦斯涌出。上述传统的瓦斯抽采方法在治理高瓦斯矿井近距离煤层群回采过程中，存在抽采钻孔施工困难、抽采位置选择不当和抽采时机把握不准等缺点，从而导致瓦斯分源治理效果不佳、采空区上隅角瓦斯涌出量波动较大、工作面瓦斯超限现象时有发生。为有效治理高瓦斯矿井近距离煤层群回采工作面上隅角瓦斯，本发明提出一种近距离煤层群分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法，通过在下一相邻回采工作面的进风巷内向正在回采工作面布置超大直径穿煤柱瓦斯抽采钻孔、沿上覆煤层的顶板高位千米长钻孔、沿下伏煤层的底板低位千米长钻孔，实现近距离煤层群正在回采工作面上隅角瓦斯的分源截流立体抽采，有效防止上隅角瓦斯超限。

发明内容

本发明对高瓦斯矿井近距离煤层群回采时，回采工作面采空区瓦斯来源多、涌出量大、上隅角易瓦斯易超限的问题，提供一种分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法。

本发明采取以下技术方案：一种分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法，包括以下步骤，S100～在开采煤层开采出正在回采工作面和下一相邻回采工作面，将下一相邻回采工作面的进风巷布置在靠近正在回采工作面的回风巷一侧；S200～在下一相邻回采工作面的进风巷内，沿正在回采工作面走向间隔施工穿煤柱瓦斯抽采钻孔；S300～在下一相邻回采工作面的进风巷施工顶板高位千米长钻孔进上覆煤层；S400～在下一相邻回采工作面的进风巷施工底板低位千米长钻孔进下伏煤层；S500～在正在回采工作面回采前，通过顶板高位千米长钻孔和底板低位千米长钻孔预抽上覆煤层和下伏煤层内的瓦斯，降低工作面开采时瓦斯涌出量；S600～正在回采工作面开始回采中，在下一相邻回采工作面的进风巷靠近正在回采工作面一侧的帮面上设置穿煤柱瓦斯抽采钻孔，抽采正在回采工作面采空区瓦斯；同时，通过顶板高位千米长钻孔和底板低位千米长钻孔继续对卸压的上覆煤层和下伏煤层进行抽采。

步骤S200中，穿煤柱瓦斯抽采钻孔沿下一相邻回采工作面进风巷内的工作面走向每隔20～30m施工一个，直径为500～1000mm。

步骤S300的具体施工方法为，在下一相邻回采工作面的进风巷顶板上距离靠近正在回采工作面侧帮20cm处确定一点作为首开顶板高位千米长钻孔位置，第一段钻孔按照技术要求角度抬升至正在回采工作面上覆煤层卸压边界线，在此处改变钻孔延伸方向，方向沿煤层倾角方向，顶板高位千米长钻孔在上覆煤层中的长度为卸压煤层的长度，依次在距离上一次钻孔位置15m处，平行设置顶板高位千米长钻孔。

步骤S400的具体施工方法为，在下一相邻回采工作面的进风巷底板上距离靠近正在回采工作面侧帮20cm处确定一点作为首开底板低位千米长钻孔位置，第一段钻孔按照技术要求角度下降至正在回采工作面下伏煤层卸压边界线，在此处改变钻孔延伸方向，方向沿煤层倾角方向，底板低位千米长钻孔在下伏煤层中的长度为卸压煤层的长度，依次在距离上一次钻孔位置15m处，平行设置底板低位千米长钻孔。

步骤S600中，穿煤柱瓦斯抽采钻孔滞后回采工作面20～30m的钻孔完全打开抽采，其余钻孔控制抽采或停抽，在回采工作面上隅角后方20～30m范围内形成抽采负压，截断采空区内部瓦斯沿上隅角的涌出。

与现有技术相比，本发明采用超大直径穿煤柱瓦斯抽采钻孔、沿上覆煤层的顶板高位千米长钻孔、沿下伏煤层的底板低位千米长钻孔相结合所形成一个新型的近距离煤层群分源截流立体瓦斯抽采方法。这种瓦斯抽采方法的钻孔布置在相邻的回采工作面进风巷道内，与正在回采工作面，相互独立互不干扰，安全可靠，不仅保持了正常的回采秩序，同时能大大提高抽采周期；相邻备采工作面的进风巷道由于尚未进行回采，处于一种近似真空的状态，瓦斯抽采效率高；钻孔为千米长钻孔有效抽采范围大，布置在正在回采工作面上下方的卸压带内，大大增大了抽采范围，拓宽了瓦斯抽采周期。

附图说明

图1是近距离煤层群分源截流立体抽采三维示意图；

图2是近距离煤层群分源截流立体抽采剖面图；

图3为近距离煤层群卸压范围示意图；

图中：1-开采煤层，2-上覆煤层，3-下伏煤层，4-超大直径穿煤柱瓦斯抽采钻孔，5-顶板高位千米长钻孔；6-底板低位千米长钻孔，7-正在回采工作面，8-下一邻近回采工作面，9-进风大巷，10-回风大巷，11-正在回采工作面进风巷，12-正在回采工作面回风巷，13-下一邻近回采工作面进风巷，14-下一邻近回采工作面回风巷。

具体实施方式

下面结合附图对一种分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法的实施方式作进一步的详细描述。

一种分源截流立体抽采防止上隅角瓦斯超限的方法，包括以下步骤。

S100～在开采煤层1开采出正在回采工作面7和下一相邻回采工作面8，将下一相邻回采工作面8的进风巷13布置在靠近正在回采工作面7的回风巷12一侧。

S200～在下一相邻回采工作面8的进风巷13内，沿正在回采工作面7走向间隔施工穿煤柱瓦斯抽采钻孔4。穿煤柱瓦斯抽采钻孔4沿下一相邻回采工作面进风巷内的工作面走向每隔20～30m施工一个，直径为500～1000mm。

S300～在下一相邻回采工作面8的进风巷13施工顶板高位千米长钻孔5。

步骤为：在下一相邻回采工作面8的进风巷13顶板上距离靠近正在回采工作面7侧帮20cm处确定一点作为首开顶板高位千米长钻孔5位置，第一段钻孔按照技术要求角度抬升至正在回采工作面7上覆煤层卸压边界线，在此处改变钻孔延伸方向，方向沿煤层倾角方向，顶板高位千米长钻孔5在上覆煤层中的长度为卸压煤层的长度，依次在距离上一次钻孔位置15m处，平行设置顶板高位千米长钻孔5。

S400～在下一相邻回采工作面8的进风巷13施工底板低位千米长钻孔6。

步骤为：在下一相邻回采工作面8的进风巷13底板上距离靠近正在回采工作面7侧帮20cm处确定一点作为首开底板低位千米长钻孔6位置，第一段钻孔按照技术要求角度下降至正在回采工作面7下伏煤层卸压边界线，在此处改变钻孔延伸方向，方向沿煤层倾角方向，底板低位千米长钻孔6在下伏煤层中的长度为卸压煤层的长度，依次在距离上一次钻孔位置15m处，平行设置底板低位千米长钻孔6。

步骤S300，S400中，上覆和下伏煤层的卸压范围与回采工作面的长度、煤层倾角有关，其值由图3和表1确定。

表1 近距离煤层群卸压角δ与煤层倾角α对应关系

S500～在正在回采工作面7回采前，通过顶板高位千米长钻孔5和底板低位千米长钻孔6实现采前预抽，降低工作面开采时瓦斯涌出量。

S600～正在回采工作面7开始回采中，在下一相邻回采工作面8的进风巷13靠近正在回采工作面7一侧的帮面上设置穿煤柱瓦斯抽采钻孔4，抽采正在回采工作面7采空区瓦斯；同时，通过顶板高位千米长钻孔5和底板低位千米长钻孔6继续对卸压的上覆煤层和下伏煤层进行抽采。

穿煤柱瓦斯抽采钻孔4滞后回采工作面20～30m的钻孔完全打开抽采，其余钻孔控制抽采或停抽，在回采工作面上隅角后方20～30m范围内形成抽采负压，截断采空区内部瓦斯沿上隅角的涌出。